含硅量子點碳化硅薄膜的退火特性研究.pdf

1、當材料的特征尺寸降低至納米尺寸，量子尺寸效應、量子干涉效應、非線性光學效應、量子隧穿效應、庫倫阻塞效應以及表面、界面效應等都會表現(xiàn)得越來越明顯，這些效應的產(chǎn)生使硅量子點具有與宏觀材料不同的物理化學特性，從而在LED、太陽能電池以及存儲等半導體器件領域有著廣闊的發(fā)展前景。
　　采用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）技術，以硅烷和甲烷為反應氣體制備出了非化學計量比的富硅碳化硅薄膜，并優(yōu)化了氣體流量比、射頻源功率、襯底溫度和反應時間

2、等參數(shù)，再通過高溫退火析出硅量子點，其中高溫退火是硅量子點形成最關鍵的步驟。
　　本文首先通過對傅里葉變換紅外吸收光譜（FTIR）技術、Raman光譜技術和X射線衍射光譜（XRD）技術得到了硅量子點形成的機制。從化學鍵的變化角度來說，未退火的樣品中存在大量的氫原子，隨退火溫度的升高，SiHn、CHn、Si-CH3、C-SiH等化學鍵斷裂氫原子逸出，帶懸掛鍵的硅原子相互結合成核并生長，形成硅量子點。從結晶的角度來說，退火促進了硅量子

3、點的生長與晶化過程，當退火溫度為1050℃，硅量子點的結晶度達到42.3％，與此同時，硅量子點的平均尺寸也隨退火溫度的上升有所增長。然后透射電子顯微鏡（TEM）圖像直觀表征了硅量子點的形貌，通過對其統(tǒng)計計算得到退火溫度為1050℃退火溫度下的硅量子點的平均尺寸約為3-4nm，這與Raman光譜和XRD的計算結果一致。
　　根據(jù)對光致發(fā)光光譜（PL）的分析得到了硅量子點的發(fā)光特性，當退火溫度小于1050℃時，硅量子點的PL光譜峰位隨